一采区回风巷掘进工作面探放水设计Word格式.docx

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1.5二叠系下统下石盒子组（P1x）

为一套陆相沉积地层，以灰白色K8砂岩与山西组整合接触，岩性为黄色砂岩、砂质泥岩、泥岩。

本组地层厚度一般为87.20-114.00m，平均为102.30m。

1.6二叠系上统上石盒子组（P2s）

以灰白色K10砂岩与下石盒子组整合接触，岩性为黄色砂岩、砂质泥岩、泥岩,矿区仅赋存下部地层。

上部地层均被剥蚀。

本井田出露厚度大于100m。

1.7第四系中上更新统（Q2++3）

分布于山顶及山坡上，与下伏地层呈不整合接触，岩性一般为土黄色亚砂土、亚粘土，黄土柱状节理发育，底部含有砾石。

该层厚度平均为20.0m。

1.8第四系全新统（Q4）

分布于较大沟谷中，由砂土和砾石层组成，厚度约0-5m。

2、含煤地层

井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。

现根据矿区资料将太原组、山西组地层分述如下：

1.1太原组（C3t）

本组地层由深灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩、中粗粒砂岩、灰岩及煤层组成，为一套海陆相含煤沉积。

本组旋回结构清楚，厚度较稳定，平均为108.79m，横向上很稳定，从沉积特征看，太原组煤层形成于海退过程中，聚煤作用发生于滨海平原上，海侵的发生为泥岩和煤层埋藏保存创造条件。

9号煤层直接顶板为石灰岩就是例证。

从沉积剖面看，太原组可分为三段：

第一段：

包括自太原组底部晋祠砂岩（K1）底至（K2）灰岩底之间的一段地层，厚度16.09-28.00，平均22.93m，除K1砂岩外，主要为：

深灰色泥岩、砂岩和9、10、11、12号煤层组成。

K1厚度为2.60-4.45m，平均3.45m。

第二段：

从K2灰岩底至K4灰岩顶之间的一段地层。

厚度为33.56-55.45m，平均45.87m。

由深灰色灰岩、粗砂岩、砂质泥岩组成。

K2灰岩厚度5.88-8.76m，平均为7.13m，K3灰岩厚4.30-6.40m，平均5.60m。

K4灰岩厚度为3.40-6.10m,平均为4.27m，呈厚层状。

含7上、7、8号煤层。

第三段：

从K4灰岩顶至K7砂岩底之间的一段地层。

厚度27.80-54.54m，平均为39.99m。

由灰白色中粒砂岩、灰色泥岩组成。

含5、6号煤层。

本组植物茎叶化石。

1.2山西组（P1s）

山西组是以陆相沉积为主的海陆交互相含煤沉积、主要由灰黑色砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩、薄层菱铁质结核或为泥灰岩、泻湖相泥岩、灰色细砂岩及煤层组成，厚度24.37-57.21m，平均为40.44m，横向上稳定性较太原组稍差，从沉积特征看，山西组形成于海退过程中、聚煤作用发生于海退造成的滨海三角洲平原及湖泊、泻湖、潮坪环境中，砂岩层较太原组稍发育一些，而石灰岩则不发育，仅有两个薄层菱铁质结核层或泻湖相泥岩、泥灰岩。

二、构造

井田地层总体为一向南倾斜的单斜构造，南部发育一轴向近南北向的小型背斜构造，地层倾角-4°

左右，井田内发现有3条正断层：

F1正断层位于井田西北部，走向北东向，倾向北西，倾角75°

，断距25m，贯穿全井田。

F2正断层位于井田中部，走向北东向，倾向北西，倾角75°

，断距30m，贯穿全井田。

F3正断层位于井田南部，走向北东向，倾向东南，倾角75°

，断距15m。

延伸760m。

三、岩浆岩

井田内不赋存岩浆岩。

综上所述，井田内地质构造总体上属中等类型。

第四节矿区水文地质特征

一、区域地质

本区位于太原断陷盆地东南部，沁水盆地西缘，地势西部高中间低。

从东南到西北区域上出露的地层有奥陶系石灰岩、石炭系、二叠系、三叠系砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、以及第四系冲洪积物。

以地貌形态和成因类型可划分为基岩山区、构造剥蚀低山丘陵区和冲洪积物平原区三个地貌形态。

本区属于汾河流域，郭庄泉域，汾河在井田东部。

二、含水岩组的划分及其水文地质特征

含水岩组是按地下水含水介质以及赋存条件、水动力特征划分的。

现将各含水岩组的水文地质特征分述如下：

1、奥陶系碳酸盐岩裂隙、岩溶含水岩组

该含水岩组在本区域的出露主要分布在平遥普洞以南及洪山泉以南，岩性为灰色厚层状灰岩及泥灰岩，裂隙、溶洞较发育。

郭庄泉位于本井田西南约51km处。

下面简述郭庄泉的边界条件及补、排条件论述与本井田奥陶系灰岩水的关系。

郭庄泉位于霍县南7km处东湾村至郭庄村的汾河河谷中，为本省大型岩溶泉之一，泉口高程516—521m，多年平均流量7.59m3/s（1968年—1984年），如按1956年—1984年系列则为8.17m3/s。

1985年—1999年平均流量为5.15m3/s。

2001年—2003年平均流量为2.12m3/s。

西部边界：

北中段：

大体平行于紫荆山断裂带，为地表分水岭边界。

边界走向由北向南自八道年山—交口县土湾垴子—棋盘山—石口—隰县五鹿山东—泰山梁。

西南段：

以青山峁背斜、山头东地垒以及其南部短轴背斜与龙子祠泉域为界。

边界走向由西北向东南自泰山梁—青山峁—上村山—青龙山—西庄。

北部边界：

为汾河向斜翘起端，亦为地表分水岭为界，西段与柳林泉城相邻。

边界走向由西向东，自土湾垴子—交口县上顶山—井沟梁—中阳县上顶山—荒草山东—离石顶天垴南—文水拐岭底—汾阳桑枣坡—宋家庄—文水神堂。

东部边界：

北段：

汾阳市到灵石马河之间为一北北东向大断裂，东盘新生界地层较西盘下落800—1200m，此断层不仅构成太原盆地与灵石隆起的边界，也成为郭庄泉域的阻水边界。

南段：

马河以南为走向南北的霍山断裂，形成泉域阻水边界。

整个边界走向由北向南，自神堂—汾阳杏花树—见喜—孝义司马—大孝堡—介休义棠东—秦树—灵石西许—霍州冯村—李曹东—闫家庄东。

南部边界：

以万安断层为阻水边界。

边界走向由西至东自洪洞西庄—康家坡—堤村南—南沟—闫家庄东。

从图上可以看出本井田位于郭庄泉域东部。

2、石炭系碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙、岩溶含水岩组

主要出露在普洞以南及以西地区，岩性为灰白、灰黑色、铝土质、砂质泥岩及灰岩互层。

灰岩为黑色厚层块状，裂隙较发育，溶洞不发育，其中以太原组中夹四层稳定的石灰岩较厚。

3、二叠系及三叠系碎屑岩类裂隙含水岩组

分布在东南及东部山区，岩性主要为紫红色砂质泥岩和灰黄色、灰红色细砂岩以及灰黄、灰红色带灰绿色长石砂岩；

紫灰色砂质泥岩、泥岩。

裂隙及层理都较发育，为大气降水和地表水入渗创造了条件。

大部分泉水都出露于该地层中，泉流量为0.046—5.1L/s。

4、第四系中上更新统松散岩类孔隙含水岩组

分布在山前丘陵区及倾斜平原区，含水层岩性为砂卵石，含水层厚30—70m，单位涌水量0.28—0.56L/s·

m，为重碳酸或碳酸钠钙镁型水，矿化度0.5g/L，水温13℃左右。

从丘陵区到倾斜平原区，涌水量有逐渐增大的趋势。

5、第四系全新统松散岩类孔隙含水岩组

分布在冲积平原区，含水层岩性大部分为粉细砂、中砂，少数为粗砂夹砾石。

野外民井调查，一般井深40m左右，水位埋深8—14m之间，单位涌水量0.28—1.11L/s·

m，水化学类型属重碳酸钠钙镁型，水温12—15℃。

三、地下水的补给、径流、排泄条件

1、如前所述，井田奥灰水属郭庄泉域，该泉域的泉水出露标高为512—510m。

2、碎屑岩类裂隙水

主要指石炭系、二叠系和三叠系砂岩裂隙水，其补给主要来自裸露区大气降水和上覆松散层地下水的入渗补给。

在区域构造的控制下，地下水沿层面裂隙顺层径流。

在沟谷切割深处，以泉的形式排出地表，或补给河谷第四系松散岩类孔隙水，另外，主要排泄方式还有生产矿井的矿坑排水和民井人工开采。

3、松散岩类孔隙水

松散岩类孔隙水除大气降水的垂直入渗补给外，有地表水体的入渗补给和基岩裂隙水的侧向补给，地下水的流向一般与地表水的流向大致相似。

排泄方式主要是人工开采。

四、水文地质

一采区回风巷工作面直接充水水源为煤层顶板灰岩裂隙水，由于一采区运输巷、一采区轨道巷及集中回风巷均低于一采区回风巷，顶板灰岩裂隙水已经疏放，所以探水过程中不存在水患威胁。

五、工作面涌水情况

一采区工作面预计正常涌水量2m3/h，最大涌水量5m3/h。

第五节一采区回风巷断面布置及水文地质概况

一采区回风巷位于矿井南轨道巷西翼，是一采区的主要回风系统，担负着............综采工作面和.............准备工作面的回风任务，开口方位2660，煤层倾角-40，位于一采区规道巷北面，延伸到本矿界保安煤柱线止（110102回风顺槽开口处）。

沿9#、10#煤层掘进。

巷道断面设计为梯形断面上宽3.8m，下宽4.2m，净高3.5m支护方式为锚网喷浆支护。

巷道掘进在9#、10#煤层中，9#煤层厚度1.2米，与10#煤之间夹矸厚度1.2米，10#煤层厚度4.2m，9#煤顶板为巷道顶板，底板设在10#煤层中。

1、该巷道对应地面最高标高+850m，最低标高+770m，均为丘陵坡地，无任何建筑、掘进开口处标高为+550m至110102切眼开口处标高为+540m左右，距离2#煤底86.58m。

2、巷道上部根据水文地质类型划分报告充水性图显示，巷道不存在采空区积水和自然发火现象，因现巷道已经形成通风系统，也不存在瓦斯等气体积聚现象。

3、9#煤层位于太原组中下部，其直接顶板为K2石灰岩，厚10m左右，下距K1砂岩15m。

9#煤层厚度1.2m，井田内属稳定可采煤层。

K2灰岩厚约10m，K3灰岩厚4.30-6.40m，平均5.60m。

4、施工区域内9#煤层为单斜构造,走向95°

倾向185°

，倾角5°

，位于太原组下部，距2号煤层底86.58m，煤层厚度为0.93-1.35m，平均为1.18m。

不含夹矸，结构简单，层位、厚度稳定，为稳定的全区可采煤层，顶板为K2灰岩，底板为泥岩。

5、煤层顶部含水层主要为K2石灰岩，厚约10m。

根据周围其它巷道揭露情况分析，施工过程中局部有顶板淋水，但无突水现象。

6、井田奥灰水的影响

本井田奥灰水位高为526m，而井田内10、11号煤层底板标高最低分别为420m、410m，由此看来，井田内开采10、11号煤层，部分位于奥灰水位之下，为带压开采。

为了准确掌握各煤层承压情况，采用如下估算各煤层的突水系数公式如下：

（《煤矿防治水规定》国家安全生产监督管理总局）T=P/M

T—突水系数，Mpa/m；

P—作用于巷道底板的水压，Mpa；

M—底板隔水层厚度，m；

就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06MPa/m，正常块段不大于0.1MPa/m。

也就是说，高于用0.06突水系数计算出的煤层底板标高地段为带压开采安全区，低于此标高地段则为突水危险区。

10、11号煤层突水系数为：

T10=（526-420）×

9.806÷

103/29.87

=0.035MPa/m

T11=（526-410）×

103/25.81

=0.044MPa/m

由上式得知，各煤层奥灰突水系数（最低标高处）低于0.06MPa/m，在构造存在的情况下，也是相对安全的。

为了确保安全生产，本次工作还推测了最低安全可采界线，公式如下：

T=（526-x）×

103/M

0.06=（526-x）×

x=368m

上述结果说明，本井田各开采煤层，在开采标高368m以上时，有构造存在的情况下，也是相对安全的，其余地段则不安全，存在突水隐患.

7、开采活动对井田充水的影响

1、2、10、11号煤层属软弱岩石，其垮落带高度和裂缝高度由如下公式计算：

Hm=100∑M/（6.2∑M+32）±

1.5

Hli=100∑M/（3.1∑M+5.0）±

4.0Hli=10√∑M+5

9号煤层属坚硬岩石，其垮落带高度和裂缝高度由如下公式计算：

Hm=100∑M/（2.1∑M+16）±

2.5

Hli=100∑M/（1.2∑M+2.0）±

8.9Hli=30√∑M+10

式中：

Hm为冒落高度m；

　Hli为裂缝高度由　　M为煤厚

经计算：

开采11号煤层垮落带高度和裂缝高度分别为4.96m和19m，11号煤层距9号煤层4.78m，所以开采11号煤层能导通9、10号煤层的采空区积水。

开采9号煤层垮落带高度和裂缝高度分别为8.89m和43.44m，9号煤层距2号煤层86,58m，所以开采9号煤层不会导通2号煤层的采空积水。

依据上述《兼并重组整合矿井地质报告》《水文地质类型等级划分报告》等资料显示，在无特殊地质构造情况下掘进9#、10#、11#煤过程中不会造成1#、2#煤采空水导水现象。

根据一采区回风巷布置情况的地质构造推断，不存在构造复杂现象。

但在实施一采区回风巷掘进中，为确保安全，要按照《山西省煤炭工业厅文件[2012]239号》关于防治水工作安排的通知规定，为了搞好探水工作。

掘进迎头必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、有采必探、先治后采、”的防治水原则。

采取“物探先行，化探跟进、钻探验证”的综合手段。

确保在无水患威胁时方可进行掘进。

如在掘进中出现特殊地质构造或遇有顶板淋水、渗水增加、煤层“出汗”、巷道涌水量增加等突水预兆时应立即停止掘进，按照防治水规定的终孔位置为3米，厚煤层垂距为1.5米的扇字形钻探。

及时向矿防治水领导组汇报，经研究重新制定探放水设计方案后，按照重新研究决定的探放水设计方案进行实施。

第六节施工地点

一采区回风巷准备掘进工作面。

开拓方位为266°

。

工程量140m，按基建计划，前40米从一采区运输回风联络巷倒回掘进贯通，贯通后按前方方向掘进。

按探水钻孔布置为7个眼，需钻探钻孔进尺1666m。

探水钻孔起点布置为探水钻孔示意图T0点处，从T0点处累计开始。

附：

一采区回风巷准掘探放水钻孔点试意图

第七节探水组织及岗位责任制

一、成立探水领导组

1、领导机构

组长：

副组长：

2、参加探水专业人员

探放水队长：

技术员：

探放水组长：

探放水队员：

3、探水钻孔验收员：

现场跟班安检员

领导组办公室设在调度室，探放水期间，各领导及成员各负其职，各尽其责。

二、领导组职责

1、领导组负责探放水过程中的人员安排及总体部署。

召开专题会议，结合实际情况对方案进行审核和补充。

2、方案由矿长和技术负责人贯彻执行，组织全体员工进行学习考核，没有经考核的员工或考试不及格的员工不得入井从事探放水工作。

三、领导组成员职责

1、经理是探放水工作的主要负责人，负责探放水设计方案中各工序的安排及措施的落实。

2、总工程师在经理的领导下，全面负责探放水工作,组织编制探放水设计方案及评审，加强探放水各项技术管理的落实工作，分析技术资料，做好探放水工作的督查和指导。

3、防治水副工程师在矿长、总工程师的领导下，负责探放水设计方案的编制，并按照审核通过的探放水设计方案、组织探放水专业队员贯彻学习，负责安排探水队的日常工作。

掌握了解各采掘工作面的实际状况，随时根据防治水规定和实际情况组织实施物探钻探工作。

及时向有关科室下达停工、探水、开工通知单。

探水钻孔抽验成员之一。

4、安全副经理是探放水验收负责人，负责检查、督促、监督探放水过程中的探水质量及安全事项，安排现场跟班安检员做好钻孔验收检查交接工作，并在钻孔验收单上签字，掘进进尺到30米时或接到探水科停工单后要责令停止掘进，进行探水，未见探水科下达的开工通知单时，不准工作面开工掘进作业。

5、生产副经理、探放水分管领导、负责落实探放水过程中的物资供应及掌握掘进中实际进尺，掘进进尺到30米时或接到停工探水通知单后立即停掘。

不安排超过物探及钻探的有效距离外或到达停掘线时掘进作业，协调各部门之间的关系，确保掘进中能自觉执行防治水规定，拿到防治水副总工程师下达的开工通知单后，才按排掘进队开始掘进作业。

6、安监部长负责搞好探放水过程中存在的安全隐患，严格执行探放水科下达的停工、探水、开工通知单的具体事项，应履行职责，阻止违规开工作业。

是探水钻孔抽验成员之一。

7、通防部长负责搞好探放水过程中所需要的“一通三防”各种资料，整理放水过程中“一通三防”方面的记录，掌握探放水过程中的风量、风压、瓦斯、二氧化碳及各种有害气体的变化情况。

8、机电部长负责处理探放水工作中的电器故障，保证探放水工作中一切机电设备及时安装，可靠运行。

9、技术部长负责探放水作业的技术管理工作，及时反馈该区域的地质情况，做好水情水害预测预报工作，探水钻孔抽验成员之一。

10、跟班安检员要严格掌握每班的掘进进尺，及时向探水科反馈掘进情况，有权制止超出有效距离外作业。

负责检查探水时安全工作，要按照探水设计规定的钻孔参数进行现场验收，特别是在钻孔完成后退杆时盯守数杆，经验收合格后在安全确认移交单和钻孔安全验收台账上签字确认。

11、探水队长是现场负责人，组织班前、后会学习按照探放水设计方案要求和技术员现场布置的钻孔参数和设计内容的各项要求，组织探水作业，具体负责探放水的实施工作。

12、施工队负责人、掘、采队长必须自觉执行先探后掘措施，在施工中把每天进尺记录与探水队记录员进行核对，在快到探水时或发现有异常现象时提前及时汇报调度室，保证不超过规定外和受水害威胁的情况下冒险作业。

第八节井下水患的预测预报

按照水文地质类型划分报告及实际本矿开采进度，涌水量不大。

本矿所属井田构造以单斜为主，区内断层较少，构造裂隙发育较微，为较弱含水层。

各含水层夹于厚度大而多的隔水层中，彼此水力联系甚微，地表与地下水联系均差，井田内水文地质条件属中等型。

主要开拓巷道，涌水量不大，只要做好排水工作，勤挖排水沟，预计不会发生大的水灾事故，掘进巷道坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、有采必探、先治后采、”的防治水原则。

采取“物探先行，化探跟进、钻探验证”的综合手段，空巷中不要让水积聚。

本矿区内无古空积水现象，经本矿技术人员与相邻矿井有关人员配合，进行了实测，测量结果与相邻矿井无相通现象，预测不会发生古空水害。

井口标高高于历年洪水最高水位，但每年也需做好井上防排水的工作。

第九节物探

一、物探仪及探测范围：

物探仪选用高分辨电法仪YD32（A）高分辨电法仪探测范围：

1、掘进前方导含水构造探测

2、老窑采空区边界及富水性探查

3、巷道底板含水层、溶洞、断裂破碎带等富水构造探测

4、煤层顶板砂岩局部富水区探查

5、工作面内隐伏含水构造探查

6、陷落柱边界范围探查

二、施工前准备

1开机后通过软件查看仪器电池电量是否充足，每次施工前应充满电。

2仪器连接模拟试验装置采用高密度超前法设置参数（发射方式为1即可）采集一组数据,发射电流可以达到20mA左右,接收电压前16点为2mV左右，后16点为20mV左右。

3、检查施工配件是否完备：

3.1高密度超前探：

①高密度接收电缆（1根）、三极发射电缆（1根）、限流盒连接线（1根）

②发射电极（6根）、接收电极（32根）、无穷远电极（2根）

③发射电极连接器（3条）、接收电极连接器（32条）

④胶布、榔头、无穷远线、限流电阻盒

3.2跑极三极超前：

①接收32芯插头（1个）、三极发射电缆（1根）、限流盒连接线（1根）

②发射电极（6根）、接收电极（2根）、无穷远电极（2根）

③发射电极连接器（3条）、接收电极跑极电线（1根）

三、现场施工

高密度施工（三极超前探）超前勘探前方含水异常方法为“三点源法”，即首先布置第一个供电电极A1，然后在第一个电极后方（超前探方向反向）同一直线上等间距布置第二个A2、第三个A3形成三个供电点，另外再布置无穷远电极B和接收电极M、N，见下图所示。

施工时供电电极、无穷远电极及仪器均固定不动，接收电极M、N由仪器自动切换，因此要按操作程序操作，操作流程见下图

先接通第1供电电极A1，对测量点M1、N1，记录供电电流、电压、桩号、电极距等数据，接下来切换测量电极到M2、N2位置，测量所有数据，然后切换测量电极到M3、N3位置继续测量，直至所有MN测量完成，然后断开A1，接通A2，重复以上过程，记录A2供电时的供电电流、电压、桩号、电极距等数据，然后断开A2接通A3供电，并记录A3供电时的供电电流、电压、桩号、电极距等数据，完成所有的设计观测点。

高密度三极超前探测施工流程图

仪器操作：

1发射检测————2接收检测————3施工参数设置————4仪器参数设置——————5发射————6结果成图

︱A1到迎头的距离＝X发射周期＝2发射方式＝5|

施工布置检测︱起始电极＝1终点电极＝1X|︱